太阳的活动变化与人类的生活紧密相连,其产生的光和热能够为地球上的生命带来能量,同时也是空间天气变化的源头。当太阳爆发剧烈活动时,会快速地向空间中抛射大量的物质,包括磁场、高能粒子及电磁波等。这些物质会对近地空间环境、空间天气以及航天器的安全造成严重的影响,同时也会给人类的生活环境带来灾难性的影响。因此,对太阳表面的状态及活动进行观测,对空间天气进行预测,将具有十分重要的意义。本文面向太阳表面活动观测的需求,以FY-3（05）星太阳X-EUV成像仪任务为背景,研制一台应用于太阳X-EUV波段的成像观测卫星载荷,载荷设计有两套光学系统,正入射光学系统工作波长19.5nm、光学分辨率2.5角秒;掠入射光学系统工作波长0.6～8.0nm,光学分辨率5角秒。本文的主要研究内容包括以下几个方面:1)对太阳X-EUV成像仪的设计输入进行了分析并对结构方案进行了详细的设计,阐述了成像仪的功能要求及性能指标,说明了成像仪的总体方案及机械结构方案的设计情况,包括二维跟踪转台的方案设计、成像望远镜的光学系统设计以及结构方案设计等。最后强调了成像仪结构设计中的两项重点内容,同时也是本文的主要研究内容,为后文的理论研究及试验验证做好背景铺垫。2)对横观各向同性材料的理论基础进行了介绍,包括横观各向同性材料的本构方程以及层压板的本构方程,以及层压板的各向性能参数与纤维铺层角度的函数关系。提出了碳纤维增强复合材料结构件铺层优化设计的数学模型,明确优化变量、优化约束条件以及优化目标函数。根据碳纤维的优化设计模型确定了一种纤维铺层的结构形式,并通过数值计算的方式求解出层压板的应变。搭建了有限元力学分析模型,通过仿真分析的方法对上述的理论计算结果进行了验证,验证了层压板本构方程及碳纤维铺层优化设计数学模型的准确性和有效性。最后结合实际加工工艺情况,确定了太阳X-EUV成像仪碳纤维结构件的铺层成型工艺以及工艺流程。3)对拓扑优化技术、尺寸优化技术以及二者在X-EUV成像仪中的应用进行了介绍。首先说明了拓扑优化的相关理论基础及优化算法,搭建了有限元拓扑优化模型并得到了满足约束条件及优化目标的结构形式,为后面的详细设计提供参考;其次,在ISIGHT优化平台基础上提出了基于UG及Hypermesh二次开发的尺寸优化模型,在满足优化约束及优化目标函数的基础上,得出关键尺寸的最优设计结果。最后,通过上述的结构优化设计技术,确定了太阳X-EUV成像仪主体框架的结构形式及尺寸。4)对X-EUV成像仪的抗力学性能进行了仿真分析及试验验证。仿真工作包括模态分析、正弦振动分析、加速度过载、冲击响应谱以及半正弦波冲击分析等;试验开展的内容包括正弦振动试验、随机振动试验以及特征扫频试验等。试验结果表明,太阳X-EUV成像仪在X、Y、Z三个方向上的基频分别为55.53Hz、75.37Hz、76.55Hz,验收级正弦加速度最大放大6.537倍,ESS随机加速度最大放大3.21倍。试验后太阳X-EUV成像仪结构无损坏,成像仪的刚度及强度满足设计指标要求。5)对太阳X-EUV成像仪指向误差的标定及校正进行了研究。首先,建立了X-EUV成像仪各部组件的局部坐标系,提出了指向误差与装配误差的数学模型;其次,采用Monte-Carlo数值模拟算法对校正前后的指向误差进行了数值计算,确定了指向误差校正对于提高成像仪的指向精度有着高度的必要性及有效性;然后,提出了指向误差校正试验过程中坐标变换矩阵标定的数学模型,开展指向误差的标定及校正试验;最后,对校正试验中的数据结果进行分析并得出结论,校正后的指向误差能够满足太阳X-EUV成像仪的系统性能指标要求。综上所述,本文以FY-3（05）星太阳X-EUV成像仪为研究背景,面向工程任务需求,以太阳X-EUV成像仪的结构优化设计、抗力学特性以及指向误差分析等方面作为研究内容,开展了相应的理论计算、仿真分析以及试验验证工作,最终设计得到的太阳X-EUV成像仪满足设计指标要求,在轨工作状态良好。